TRANSISTORES
ING DE SIST E INF.IV CICLO-FISICA ELECTRONICA
El transistor es un dispositivo electrónico semiconductor que cumple funciones de amplificador, oscilador, conmutador o rectificador. El término «transistor» es la contracción en inglés de transfer resistor («resistencia de transferencia»).
Actualmente se encuentran prácticamente en todos los aparatos electrónicos de uso diario: radios
, televisores,
reproductores de audio y video,
relojes de cuarzo, computadoras,
lámparas fluorescentes, tomógrafos,
teléfonos celulares, etc.
HISTORIA
El transistor bipolar fue inventado en los
Laboratorios Bell de EE. UU.
en diciembre de 1947 por
John Bardeen, Walter Houser Brattain y William Bradford Shockley, quienes fueron galardonados con el
Premio Nobel de Física en 1956. Fue el sustituto de la válvula termoiónica de tres electrodos, o triodo.
TIPOS DE TRANSISTORES
BIPOLARES
NPN PNP
EFECTO DE CAMPO (FET)
UNIÓN
METAL-OXIDO- SEMICONDUCTO R
CANAL N (JFET-N) CANAL P (JFET-P)
CANAL N (MOSFET-N) CANAL P (MOSFET-P) TRANSISTORES
•FET : Field Effect Transistor
•UJT: Uni-Juntion Transistor CANAL N (UJT-N)
CANAL P (UJT-P) UNIPOLAR
(UJT)
TRANSISTORES DE POTENCIA
TRANSISTORES DE EFECTO DE CAMPO
Los transistores de efecto de campo, conocidos generalmente como TEC ( o FET por sus siglas en ingles ), son un
dispositivo unipolar, ya que la corriente existe tanto en forma de electrones
como de huecos. En un FET de canal n, la corriente se debe a electrones,
mientras que en un FET de canal p, se debe a huecos. Ambos tipos de FET se controlan por una tensión entre la
compuerta y la fuente.
Transistores de efecto de Campo (TEC) con sus símbolos
correspondientes
TIPOS DE FET
el JFET, ya no se trata de una combinación tan sencilla entre los semiconductores como en el caso de los transistores N-P-N, P-N-P.
Ahora la forma de obtenerlos es algo más rebuscada. Sin embargo, sus propiedades hacen que merezca la pena su construcción, ya que son utilizados en gran medida por los fabricantes de circuitos electrónicos.
MOSFET. La estructura de este transistor es la más complicada de entre todos los vistos hasta ahora.
Consta de los ya conocidos
semiconductores P-N, colocados
ahora de una nueva forma, y de un
original material aislante, como es
el dióxido de silicio; esta pequeña
adición de la capa del óxido va a
cambiar considerablemente las
propiedades del transistor
respecto a las que tenia el JFET.
MOSFET DE EMPOBRECIMIENTO CANAL N Y P
MOSFET DE ENRIQUISIMIENTO DE CANAL N YP
EL TRANSISTOR BIPOLAR
Introducción: definición y tipos de transistores
Principio de funcionamiento del transistor bipolar
Transistor tipo PNP
Transistor tipo NPN
Características eléctricas de un transistor bipolar
Conclusiones
POLARIZACIÓN DEL TRANSISTOR
Corriente base-emisor Corriente colector-emisor
FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR
- - -
-
- - - -
-
- -
-
- -
-
- + + +++
+
+ ++ + +
+ +
+ +
+
- - - -
- - -
-
- -
- -
- - -
+ -
+
+++ + ++ ++
+ ++ +
+ +
P N N P
Concentración de huecos
+
-
N
FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR
P P
El terminal central (base) maneja una fracción de la corriente que circula entre los otros dos terminales (emisor y colector): EFECTO TRANSISTOR
PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DEL TRANSISTOR BIPOLAR
N P
P
El terminal de base actúa como terminal de control manejando una fracción de la corriente mucho menor a la de emisor y el colector.
El emisor tiene una concentración de impurezas muy superior a la del colector: emisor y colector no son intercambiables
Emisor
Base
Colector
Transistor PNP
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR
+
- +
-
VCE IC
VBE
IB
IE + - VCB
En principio necesitamos conocer 3 tensiones y 3 corrientes:
IC, IB, IE
VCE, VBE, VCB
En la práctica basta con conocer solo 2 corrientes y 2 tensiones.
Normalmente se trabaja con IC, IB, VCE y VBE.
Por supuesto las otras dos pueden obtenerse fácilmente:
IE = IC + IB VCB = VCE - VBE
IB = f(VBE, VCE) Característica de entrada
IC = f(VCE, IB) Característica de salida
Transistor NPN
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR
Transistor NPN: zonas de funcionamiento del transistor ideal
+
- +
-
VCE VBE
IB
IC
VCE IC
IB
+
- +
-
VCE VBE
IB
IC
·IB
Zona activa
+
- +
-
VCE=0
VBE
IB
IC IC<·IB
Zona de saturación
+
- +
-
VCE VBE
IB
IC=0
Zona de corte
FUNCIONAMIENTO EN CONMUTACIÓN DE UN TRANSISTOR NPN
12 V
12 V 3 A 36 W
I
12 V
12 V 3 A 36 W
I
= 100 40 mA
Sustituimos el interruptor principal por un transistor.
La corriente de base debe ser suficiente para asegurar la zona de saturación.
Ventajas:
No desgaste, sin chispas, rapidez, permite control desde sistema lógico.
Electrónica de Potencia y Electrónica digital
IB = 40 mA 4 A
IC
VCE 3 A
PF (OFF)12 V
PF (ON) ON
OFF
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR
+ -
+
- VEC
IC
VEB
IB
IB = f(VBE, VEC) Característica de entrada
Transistor PNP
VEB IB
VEC
Las tensiones y corrientes van en sentido contrario a las de un transistor NPN.
Entre emisor y base se comporta como un diodo. La corriente por la base es saliente.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR
+ -
+
- VEC
IC
VEB
IB
IB = f(VBE, VEC) Característica de entrada
Transistor PNP
VEB IB
VEC
Las tensiones y corrientes van en sentido contrario a las de un transistor NPN.
Entre emisor y base se comporta como un diodo. La corriente por la base es saliente.
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR
Característica de Entrada
Característica de Salida
Características reales (NPN)
CARACTERÍSTICAS ELÉCTRICAS DEL TRANSISTOR BIPOLAR
IC-MAX Corriente máxima de colector
VCE-MAX Tensión máxima CE
PMAX Potencia máxima
VCE-SAT Tensión C.E. de saturación HFE Ganancia
ICMAX
PMAX
VCE-MAX
SOAR
Área de operación segura (Safety Operation Area)
IC
VCE C
E B
Características reales: datos proporcionados por los fabricantes
Un transistor bipolar está formado por dos uniones PN.
Para que sea un transistor y no dos diodos deben de cumplirse dos condiciones:
• La zona de Base debe ser muy estrecha.
• El emisor debe de estar muy dopado.
Generalmente, el colector está muy poco dopado y es mucho mayor.
Sobre el uso del transistor como amplificador se profundiza en Electrónica Analógica.
Como se ha visto ambos transistores bipolares son bastante intercambiables y constructivamente similares.
Solamente se diferencian en la rapidez: El transistor NPN funciona básicamente con electrones mientras que el PNP lo hace con huecos (Mayoritarios del emisor en cada caso).
Reacuérdese que la movilidad de los electrones es mayor que la de los huecos, es decir, el transistor NPN es mas rápido que le PNP en igualdad de condiciones.
CONCLUSIONES
